数电设计报告.docx

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数电设计报告

华南农业大学珠江学院

课程设计报告

74LS90

电子秒表设计实验报告

指导教师：

系：

信息工程系年级专业：

电气工程及其自动化1501班

提交日期：

2016.11.20

2016年11月20日

摘要

目的：

74LS90电子秒表。

本次实训做的全加器，主要以3个74LS90,74LS00,4511作为主要芯片，一级一级驱动直至三个数码管，以此使数码管进行加法运算。

该电子秒表的功能运用甚广，可运用在计时器，计算器，多功能手表等等，是现在多种电子器件的基础。

随着电子技术的发展，电子技术在各个领域的运用也越来越广泛。

人们对它的认识也逐渐加深。

作为一个学习电子专业的大学生，我们不但要有扎实的基础知识、课本知识，还应该有较强的动手能力。

现实也要求我们既精通电子技术理论，更要掌握电子电路设计、实验研究和调试技术。

电子秒表是重要的记时工具,广泛运用于各行各业中。

它可广泛应用于对运动物体的速度、加速度的测量实验,还可用来验证牛顿第二定律、机械能守恒等物理实验,同时也适用于对时间测量精度要求较高的场合.测定短时间间隔的仪表。

作为一种测量工具，电子秒表相对其它一般的记时工具具有便捷、准确、可比性高等优点，不仅可以提高精确度，而且可以大大减轻操作人员的负担，降低错误率。

关键字:

74LS90，电子秒表，秒表，全加器

目录

一、设计目的…………………………………………………………1

二、设计准备（实训设备及仪器）…………………………………1

三、设计要求…………………………………………………………1

四、设计内容（步骤）……….………………………………………2

4.1电子秒表的基本组成……………………………………………2

4.2电子秒表的工作原理……………………………………………2

4.2.1脉冲产生电路………………………………………………2

4.2.2控制及分频电路……………………………………………2

4.2.3计数电路……………………………………………………3

4.2.4译码显示电路…………………………………………………3

4.3电路原理图…………………………………………………………3

五、设计安装……………………………………………………………4

5.1安装工艺……………………………………………………………4

5.2安装注意事项………………………………………………………4

5.3安装步骤……………………………………………………………4

5.4总装…………………………………………………………………4

六、调试………………………………………………………………5

6.1振荡电路的测试……………………………………………………………5

6.2计数器的测试………………………………………………………5

6.3译码显示电路的测试………………………………………………………5

6.4控制电路……………………………………………………………5

附录1：

焊接注意事项……………………………………………………6

七、设计结果分析……………………………………………………9

八、设计心得…………………………………………………………10

一、设计目的

1.让我们了解74LS90芯片的功能以及运用；

2.能够利用74LS90,74LS00,4511等芯片完成电子秒表的电路设计；

3.熟悉74LS00的各个引脚功能,熟悉4511的引脚功能以及4511的用；

4.让我们熟悉焊接电路板并增加对元器件的了解，可以清楚认识一块成品的焊接过程。

二、设计准备（实训设备及仪器）

材料：

3个74LS90芯片，3个74LS00芯片，3个4511芯片，电源，N555芯片，芯片引脚，相应的电阻、电容，开关，导线等其余组件。

工具：

万用表，电烙铁，电源等基本焊件。

三、设计要求

本次实训的要求，主要一下几点：

1.能使用AD或EDA等工具将该电路的原理图画出，并可以将其自由修改成全加或者全减；

2.能清楚了解各个原件的形状，大小，对于电阻的大小能学会通过色素环读出，并且能知道各个原件的正负极，懂得焊接的位置与焊接方式；

3.焊接好的电路板没有烧焦等问题出现，电路与那期间完好；

4.最终的电路板上的数码管能进行十进制的计数，并能通过K1,K2键进行复位操。

四、设计内容、步骤

4.1电子秒表的基本组成

电子秒表电路的基本组成框图如下图所示，它主要由基本RS触发器、多谐振荡器、计数器和数码显示器4个部分组成。

图1电子秒表电路的基本组成框图

4．2．电子秒表的工作原理

4.2.1脉冲产生电路

由NE555构成的多谐振荡器，是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。

多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。

在工作时电路在这两个稳态之间自动的交替变换，由此产生矩形脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。

并且555定时器的比较器灵敏度高，输出驱动电流大，功能灵活且电路结构简单计算简单。

因此在本电路中采用NE555定时器构成的多谐振荡器作为振荡源。

4.2.2控制及分频电路

（1）启动、停止的功能

利用基本RS触发器控制秒表的启动与停止。

（2）暂停的功能

用一个开关控制振荡器的输出端与分频电路的输入端的开合。

合则继续，开则暂停。

4.2.3计数电路

74LS90是异步二—五—十进制加法计数器，它既可以作二进制加法计数器，又可以作五进制和十进制加法.将12脚与1脚相连组成十进制计数器。

并将6、7脚接地，2、3脚相与得零则计数器开始计数。

14脚为脉冲输入端，将前一个芯片的11脚与后一个的14脚连接则构成74LS90十进制计数的级联。

4.2.4译码显示电路

74LS47，是一种常用的七段显示译码器，该电路的输出为低电平有效，该译码器能够驱动七段显示器显示0～9共10个数字的字形。

将其与数码管相应脚相连则构成译码。

4.3电路原理图

五、设计安装

5.1安装工艺

电路在安装前要将各级进行合理布局，一般按照电路的顺序一级一级地布局，在此过程中我们本着以下原则：

1.了解元件管脚功能。

2.布线尽可能少，合理进行步线。

3.电源线用红线，地线用黑线。

4.布线规律有制,尽量减少交叉。

5．美观大方。

5.2安装注意事项

1．万用板各个所用电源，地都连起来。

2．防止接线短路。

3．元件注意不可接反。

5.3安装步骤

了解好原件管脚功能，将对应的底座焊接在电路板上，将对应的电阻等元器件焊接在电路板上。

5.4总装

元器件焊接好以后，开始连线，连线完成后，检查是否有连错或不小心连在一起；将芯片插入对应的底座上，并且用万用表检查是否有出现短路等现象。

六、调试。

测试包括振荡电路的测试、计数器的测试、译码显示电路的测试、控制电路。

6.1振荡电路的测试，示波器输出波形如图

图5-1

调节Rp使得输出波形的频率为10HZ。

用555定时器构成的多谐振荡器，作为时钟源。

6.2计数器的测试

计数器分别接成十进制形式，将计数器

（1）

（2）（3）级连，进行逻辑功能测试，并记录。

6.3译码显示电路的测试

看数码管的输出是否有输出，范围为000～999s。

6.4控制电路

按动k1,k2看显示是否清零、计时。

附录1：

焊接注意事项

规范说明：

好的焊接方法是安装M-1006K数字多用表套件最重要的因素，合适的电烙铁也十分重要。

本指导说明书推荐一个小的圆锥头型25-40瓦的电烙铁。

随时保持烙铁头的清洁和镀锡。

安全操作规程

·焊接时注意防护眼睛

·电烙铁需放置在方便操作的固定地方。

·不要将焊锡放入口中。

焊锡中含铅和有毒物质。

手工焊接后须洗干净双手。

·确信焊接现场有足够的通风。

元件安装

下列所有的安装步骤，在没有特别指明的情况下，元件必须从线路板正面装入。

线路板上的元件符

图11a图11b

图11c

号图指出了每个元件的位置和方向，根

据元件符号的指示，按正确的方向将元件脚插入线路板的焊盘孔中，在线路板的另一面将元件脚焊接在焊盘上。

本指导说明书只推荐使用63/37铅锡合金松香心焊锡丝。

禁止使用酸性助焊剂焊锡丝！

正确的焊接方法如右图

1．将电烙铁头靠在元件脚和焊盘的结合

部。

注：

所有元件从焊接面焊接。

2．若烙铁头上带有少量焊料，可使烙铁头的热量较快传到焊点上。

将焊接点加热到一定温度后，用焊锡丝触到焊接件处，熔化适量的焊料；焊锡丝应从烙铁头的对称侧加入。

3．当焊锡丝适量熔化后，迅速移开焊锡丝；当焊接点上的焊料流散接近饱满，助焊剂尚未完全挥发，也就是焊接点上的温度最适当、焊锡最光亮流动性最强的时刻，迅速移开电烙铁。

4．焊锡冷却后就得到一个理想的焊接了。

松香电烙铁放置在不正确位置

5、安装副图

图12安装副图1

七、设计结果分析

本次课程设计的题目是电子秒表，技术指标为：

计数范围为0-999，可以清零、暂停。

至今各项指标都已实现。

整个过程历经4个星期，从资料的查询，方案的确定，以及电路板的制作。

本电路由555振荡器、控制、分频、计数、译码显示几个部分组成，各电路的功能都已实现且运行良好。

在本次设计的过程中，本组所设计和制作的电路还存在许多的不足之处。

如：

布线稍微凌乱，原件摆放松散，工艺有所欠缺。

通过这次对数字式秒表的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于数字秒表的原理与设计理念。

在此次的数字秒表设计过程中，我更进一步地熟悉了芯片的结构、管脚图、功能表及掌握了各芯片的工作原理和其具体的使用方法。

而且这些知识是对我们大学生来说十分宝贵的实践经验，是无法在课堂上获得的，是现今社会最重视的同时也是我们最需要提高的部分。

八、设计心得

经过这次的数字电子秒表课程设计后，我从中学到了好多东西。

数字电子秒表从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。

综合我们这一个学期的数字电子技术基础课，我们已经对数字电子技术有一定的了解，主要是我们熟悉了multisim11仿真软件。

加上之前学过的电路课和现在正在学的模拟电子技术基础课，我们可以独立完成电路CAD基础课程设计了。

不过，在课设当中还是遇到许多不懂的问题，都积极向老师同学请教，基本都攻克了难题。

学会了设计数字电子电路的一般方法，还进一步熟悉数字电子器件的使用。

课设过程中遇到的问题:

1、在绘制电路图的过程中对数电中学习过的555芯片不是很熟悉，通过上网查找，发现555产生方波的参数方程为T=1.1RC，这是一个很关键的方程，调节RC可以改变方波周期，使我能够顺利的得到100HZ的方波。

2、最关键的问题是在pcb板上有好几个74LS90，考虑怎么能减少，将各个与非门合并到一个74LS90中，进过向老师请教，修改了原来的电路原理图，找到了解决办法，从新生成电路图，发现有几个软件没有，尾号为S00的与非门芯片一开始没有发下来，是通过电路图去确定软件是否齐全，练这个课程设计课我还不是很熟悉，第一次做难免会感到陌生，而且对很多基本的东西都不是很清楚，在一定程度上影响了我们的课程设计的质量，希望能在以后的时间里认真学习好这些基础的东西。

我对这个课程设计课有着深刻的体会：

要想做好这个课程设计，就必须认认真真地去做，不要怕麻烦，遇到不懂的问题就要主动去问同学或者老师。

最后我希望课程设计课能够再多一点给我们提供动手的机会，并让我们多点发挥主观能动性和创造能力，这样可以在学到东西的同时又能发散大家的思维。

最后通过一个小组的努力，终于把秒表给连接完成，拿去测试时，数码管显示是三个8，并没有数字的跳动，我知道实验失败，我和小组成员仔细反复检查了几遍也发现不了问题在哪里。

后来通过和老师一起测试芯片，研究线路。

才发现问题所在，原来我们刚开始设计的电路图就是错误的。

经过一系列的修改，成功地完成的实验

总之，通过这次练习我有了很多收获。

在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增强了动手能力，巩固了理论课知识，更是增强我对数字电子技术这门课的兴趣。

指导教师

评语

课设

成绩

指导教师

签字

年月日